Для читачів, які хочуть глибше зрозуміти, як міркування науковців минулого відповідають тому, що існує в природі, наприкінці цієї книжки наведені «Технічні примітки». Щоб стежити за основним текстом книжки, читати ці примітки необов’язково, але деякі читачі можуть дізнатися з них кілька цікавих моментів із фізики та астрономії, як це зробив я сам, коли їх готував.
Сьогодні наука не є тим, чим була на початку свого розвитку. Її результати стали неупередженими. Натхнення та естетичне судження в розвитку наукової теорії важливі, але підтвердження цих теорій покладається зрештою на об’єктивні експериментальні перевірки їхніх передбачень. Хоч у формулюванні фізичних теорій та розробленні їхніх наслідків використовують математику, наука не є галуззю математики, а наукові теорії не можна вивести внаслідок суто математичних міркувань. Наука й техніка ідуть на користь одна одній, але наукові дослідження на їхньому найфундаментальнішому рівні не мають якоїсь практичної мети. Хоча наука не має однозначних відповідей на запитання про існування Бога або життя після смерті, її метою є пошук суто натуралістичних пояснень природних явищ. Науці властиво накопичувати знання: кожна нова теорія містить успішні попередні теорії як окремі випадки й навіть пояснює, чому й за яких умов ці теорії працюють.
Ніщо з цього не було очевидним для вчених Стародавнього світу або Середньовіччя, і все це було лише з великими складнощами засвоєне під час наукової революції XVI і XVII століть. Від самого початку нічого схожого на сучасну науку не планували. То як же тоді ми дійшли до наукової революції та вийшли за її межі, де й перебуваємо нині? Саме це ми маємо спробувати дізнатися, вивчаючи відкриття сучасної науки.
Частина I. Давньогрецька фізика
Під час або ще до розквіту давньогрецької науки суттєві внески до техніки, математики й астрономії робили вавилоняни, китайці, єгиптяни, індійці та інші народи. Однак Європа взяла свою модель та натхнення саме з Греції, і саме в Європі почалася сучасна наука, тому давні греки відіграли у відкритті науки особливу роль.
Можна нескінченно сперечатися про те, чому саме давні греки досягли так багато. Можливо, на це вплинуло те, що давньогрецька наука зародилася, коли греки жили невеликими незалежними містами-державами, у багатьох із яких панувала демократія. Але, як ми побачимо нижче, своїх найбільш неймовірних наукових успіхів давні греки досягли вже після того, як ці невеличкі держави були поглинуті потужними силами – елліністичними царствами, а потім Римською імперією. В елліністичні та римські часи давні греки зробили до науки та математики такі внески, які не були суттєво перевершені аж до наукової революції XVI і XVII століть у Європі.
Ця частина моєї розповіді про давньогрецьку науку присвячена фізиці, тоді як астрономію розглянуто у другій частині. Я поділив першу частину на п’ять розділів, присвячених у більш чи менш хронологічному порядку п’яти способам мислення, з якими була узгоджена наука: поезії, математиці, філософії, техніці та релігії. Тема взаємозв’язків науки з цими п’ятьма інтелектуальними «сусідами» виникатиме знову й знову впродовж усієї книжки.
1. Матерія та поезія
Спочатку підготуймо сцену. До VI століття до н.е. західне узбережжя нинішньої Туреччини було впродовж деякого часу населене давніми греками, що переважно говорили іонійським діалектом. Найбагатшим та наймогутнішим з іонійських міст був Мілет, заснований у природній гавані поблизу місця, де річка Меандр впадає в Егейське море. Саме в Мілеті більш ніж на століття раніше за часи Сократа давні греки почали розмірковувати про основну субстанцію, з якої складається світ.
Уперше я дізнався про мілетців, ще бувши студентом Корнельського університету й вивчаючи курси історії та філософії науки. На лекціях я чув, як мілетців називали «фізиками». У той час я також відвідував заняття з фізики, зокрема лекції із сучасної атомної теорії матерії. Мені тоді здалося, що між мілетською та сучасною фізикою дуже мало спільного. Не те щоб мілетці не мали рації щодо природи матерії; радше я просто не міг зрозуміти, як вони дійшли своїх висновків. Історичні записи про давньогрецькі ідеї щодо цього до часів Платона фрагментарні, але я був цілком упевнений, що в архаїчну та класичну епохи (приблизно з 600 до 450 і з 450 до 300 року до н. е. відповідно) ані мілетці, ані якісь інші давньогрецькі дослідники природи зовсім не міркували так, як це роблять сучасні науковці.